Characteristics of 2-chloropyridine and thiourea condensation. Structure of the as-formed products and their effect on coating properties during electrochemical nickel plating

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The synthesis and spectral characterisation of 2-pyridylisothiuronium chloride were performed by regulating the rate of feeding 2-chloropyridine into a thiourea solution in ethyl alcohol for ensuring its low concentration in the reaction zone. According to the data of NMR spectroscopy (1H,13С,15N), the obtained compound represents an approximately equimolar mixture of two tautomers: the expected isothiuronium salt and pyridinium chloride with an isothiocarbamide substituting group in the 2nd position. The ability of isothiuronium salt to transit tautomerically to pyridinium salt is determined by the presence of two main centres, including nitrogen atoms of the isothiourea unit and a nitrogen atom of the pyridine ring. A quantum chemical analysis performed using the DFT method showed that the free energy values of the tautomers were similar, with the tautomer protonated on the nitrogen imido-atom being 2.9 (in the gas phase) and 4.7 kcal/mole (taking into account the dimethyl sulphoxide solvent DMSO at the PCM level) more advantageous as compared to the pyridinium salt. A small difference in the tautomer energies determines their formation in an approximately equimolar quantity. A rapid addition (5–10 mL/min) of 2-chloropyridine to the thiourea solution in the reaction zone creates the surplus of the reagent, acting as a base and causing splitting of the isotiuronium salt. This leads to an additional formation of bis(2-pyridyl)sulphide in the reaction medium, representing a valuable ligand for obtaining coordination compounds. The synthesised mixture of tautomers was examined as an additive to the standard nickel-plating electrolyte. In the concentration of 0.3–0.5 g/L, this additive ensured the production of bright low-porous nickel coatings at a sufficiently high current density of 5–10 A/dm2 and a current yield of 98–99 %.

About the authors

V. A. Grabelnykh

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS

Email: venk@irioch.irk.ru

I. N. Bogdanova

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS

Email: venk@irioch.irk.ru

N. G. Sosnovskaya

Angarsk State Technical University

Email: sosnina148@mail.ru

N. V. Istomina

Angarsk State Technical University

Email: prorector@angtu.ru

N. V. Russavskaya

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS

Email: rusnatali64@yandex.ru

E. V. Kondrashov

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS

Email: evgeny_irich@irioch.irk.ru

R. V. Butrik

Angarsk State Technical University

Email: sosnina148@mail.ru

N. A. Korchevin

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS; Angarsk State Technical University

Email: venk@irioch.irk.ru

I. B. Rozentsveig

A.E. Favorsky Irkutsk institute of Chemistry, SB RAS; Irkutsk State University

Email: i_roz@irioch.irk.ru

References

  1. Альфонсов В. А., Беленький Л. И., Власова Н. Н. Получение и свойства органических соединений серы. М.: Химия, 1998. 560 с.
  2. Luzzio F. A. Decomposition of S-alkylisothiouronium salts under anhydrous conditions-application to a facile preparation of nonsymmetrical dialkyl sulfides // Synthetic Communications. 1984. Vol. 14. N 3. P. 209–214. https://doi.org/10.1080/00397918408060723.
  3. Леванова Е. П., Вахрина В. С., Грабельных В. А., Розенцвейг И. Б., Руссавская Н. В., Албанов А. И.. Особенности синтеза ненасыщенных сульфидов на основе (2-хлорпроп-2-ен-1-ил)изотиуроний хлорида // Журнал органической химии. 2015. Т. 51. N 2. С. 175–180. https://doi.org/10.1134/S1070428015020037.
  4. Коваль И. В. Сульфиды: синтез и свойства // Успехи химии. 1994. Т. 63. N 4. С. 338–360.
  5. Леванова Е. П., Грабельных В. А., Вахрина В. С., Руссавская Н. В., Албанов А. И., Корчевин Н. А.. Синтез новых 2-(алкенилсульфанил)-пиримидина // Журнал органической химии. 2014. Т. 50. N 3. С. 440–444. https://doi.org/10.1134/S1070428014030221.
  6. Kubo Y., Ishihara S., Tsukahara M., Tokito S. Isothiouronim-derived simple fluorescent chemosensors of anions // Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2. 2002. N 8. P. 1455–1460. https://doi.org/10.1039/B202953G.
  7. Allan R. D., Dickenson H. W., Hierin B. P., Johnston G. A., Kozlauskas R. Isothiouronium compounds as γ-aminobuteric acid agonists // British Journal of Pharmacology. 1986. Vol. 88, no. 2. P. 379–387. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.1986.tb10214.x.
  8. Hoving S., Bar-Shimon M., Tijmes J. J., Goldshleger R., Tal D. M., Karlish S. J. D. Novel aromatic isothiouronium derivatives which act as high affinity competitive antagonists of alkali metal cations on Na/K-ATPase // Journal of Biological Chemistry. 1995. Vol. 270, no. 50. P. 29788–29793. https://doi.org/10.1074/jbc.270.50.29788.
  9. Ferreiraa M., Assunçãob L. S., Silva A. H., Filippin-Monteirod F. B., Creczynski-Pasa T. B., Sáa M. M. Allylic isothiouronium salts: the discovery of a novel class of thiourea analogues with antitumor activity // European Journal of Medicinal Chemistry. 2017. Vol. 129. P. 151–158. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.02.013.
  10. Quraishi M. A., Ansari F. A., Jamal D. Thiourea derivatives as corrosion inhibitors for mild steel in formic acid // Materials Chemistry and Physics. 2003. Vol. 77, no. 3. P. 687–690. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(02)00130-X.
  11. Ушаков И. А., Никонова В. С., Полынский И. В., Князева Л. Г., Полынская М. М., Анциферов Е. А. Исследование эффективности ингибиторов коррозии на основе производных изотиурониевых солей // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. T. 11. N 2. С. 326–332. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-2-326-332.
  12. Иванова А. О., Сосновская Н. Г., Никонова В. С., Леванова Е. П., Попов С. И. Использование добавок изотиурониевых солей в технологии блестящего никилирования // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. N 4. С. 136–141. https://doi.org/10.21285/227-2925-2017-7-4-136-141.
  13. Сосновская Н. Г., Истомина Н. В., Синеговская Л. М., Розенцвейг И. Б., Корчевин Н. А. Электроосаждение блестящих никелевых покрытий из сульфатного электролита в присутствии изотиурониевых солей // Гальванотехника и обработка поверхности. 2019. Т. 27. N 4. С. 4–11. https://doi.org/10.47188/0869-5326_2019_27_4_4.
  14. Lukevits É. Pyridine derivatives in the drug arsenal (150 years of pyridine chemistry) // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 1995. Vol. 31. P. 639–650. https://doi.org/10.1007/BF01169065.
  15. Abbas H.-A. S., El Sayed W. A., Fathy N. M. Synthesis and antitumor activity of new dihydropyridine thioglycosides and their corresponding dehydrogenated forms // European Journal of Medicinal Chemistry. 2010. Vol. 45, no. 3. P. 973–982. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2009.11.039.
  16. Шептицка Б. Влияние органических соединений на электрокристаллизацию никеля // Электрохимия. 2001. Т. 37. N 7. С. 805–810.
  17. Sezer E., Ustamehmetoglu B., Katirci R. Effects of a N, N-dimethyl-N-2-propenyl-2-propene-1-ammonium chloride-2-propenamide copolymer on bright nickel plating // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 213. P. 253–263. https://doi.org/10.1016surfcoat.2012.10.057.
  18. Chachaty C., Pappalardo G. C., Scarlata G. Molecular conformation of di-2-pyridyl sulphide. A dipole moment,1H nuclear magnetic resonance, and CNDO/2 study // Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2. 1976. No. 11. P. 2434. https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/1976/p2/p29760001234.
  19. Cossar B. C., Fournier J. O., Fields D. L., Reynolds D. D. Preparation of thiols // Journal of Organic Chemistry. 1962. Vol. 27, no. 1. P. 93–95. https://doi.org/10.1021/jo01048a024.
  20. Brown C. M., Kitt M. J., Xu Z., Hean D., Ezhova M. B., Wolf M. O. Tunable emission of Iridium(III) complexes bearing sulfur-bridged dipyridyl ligands // Inorganic Chemistry. 2017. Vol. 56, no. 24. P. 15110–15118. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.inorgchem.7b02439.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».